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TBSI成会明、刘碧录团队在《材料研究述评》发文提出化学气相沉积法生长化合物二维材料:可控制备、高质量材料及生长机理

December 22 2020

二维材料具有高迁移率、带隙可调、大比表面积和原子级厚度等优点,在电子、光电子、传感器、柔性器件等领域具有广阔的应用前景。材料的可控制备是二维材料应用的前提,化学气相沉积(CVD)是制备二维材料的重要方法。然而,当前制备化合物二维材料主要以固相前驱体为原料,其升华和扩散过程复杂且难以控制、生长体系中材料制备反应和副反应共存,这给材料制备的可控性、重复性和高质量材料的获取带来了巨大挑战。

CVD生长化合物二维材料示意图及其中涉及的关键难题

近日,清华-伯克利深圳学院(TBSI)低维材料与器件实验室成会明、刘碧录团队受邀在综述期刊《材料研究述评》(Accounts of Materials Research)上发表了题为 《化学气相沉积法生长化合物二维材料: 可控制备、高质量材料及生长机理》(Chemical Vapor Deposition Growth of Two-dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism)的综述文章。该综述以二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)为例,回顾了CVD生长二维材料的进展,总结了近年来研究人员建立的具有前景的生长策略,并重点讨论了CVD生长二维材料中涉及的关键科学和技术难题,包括非金属前驱体、金属前驱体、衬底工程、温度、气流等的控制策略和方法。该文还对CVD生长二维材料的机理研究进行了总结。最后,文章指出了CVD生长二维材料领域未来的研究方向,其中包括:新型二维材料的制备(如稳定p型半导体材料、高迁移率二维材料、宽带隙二维材料、窄带隙二维材料),CVD生长结合后处理以获得新型二维材料和异质结构,新奇物性与应用探索。该论文对设计CVD生长系统、提高生长可控性、制备高质量二维材料及理解相关材料制备机理等具有指导意义。

CVD生长二维材料研究展望

该论文第一作者为清华-伯克利深圳学院2017级博士生唐磊和2018级博士生谭隽阳,论文作者还包括2019级博士生农慧雨。论文通讯作者为成会明院士和刘碧录副教授。该研究相关工作得到了国家自然科学基金委重大项目、重点国际合作项目、优青项目,以及深圳市科创委和工信局等部门的支持。

原文链接:

Tang Lei, et al., Chemical Vapor Deposition Growth of Two-Dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism. Accounts of Materials Research. 2020, DOI: 10.1021/accountsmr.0c00063

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/accountsmr.0c00063


/图:唐磊

编辑:叶思佳